Свободная ковка

операции ковки, выполняемые только при посредстве кузнечных инструментов вручную и с помощью механизир. молотов и прессов. Применяется в единичном и мелкосерийном производстве.

Ковка — обработка давлением, посредством которой тягучий металл (в нагретом состоянии) уплотняется, сращивается, или получает желаемую форму.

Ковка осуществляется ударами молота или нажатием пресса, при этом течение металла заготовки происходит в направлениях, не ограниченных поверхностями бойков и универсального кузнечного инструмента. Ковку применяют для изготовления мелких и крупных поковок простой и сложной формы, не имеющих точных размеров и достаточно качественной поверхности. Подавляющее большинство изготавливаемых ковкой поковок подвергается дальнейшей обработке на металлорежущих станках.

Используемые материалы: углеродистые стали, легированные стали, алюминий, латунь, магний, титан и т. д.

Ковка может быть горячей и холодной. Если при технологии горячей ковки железо разогревается свыше 1000 °С, а затем ему придается нужная форма, то при холодной ковке металл по сути деформируется так же, но без предварительного нагрева.

Ковка делится на ручную и машинную.

Ручная свободная ковка

Этот вид обработки металлов необходим, во-первых, для изготовления инструментов (чеканов, чеканных молотков, штихелей, зубил и т. п.), применяемых для различных способов художественной обработки металлов, а во-вторых, для производства самих художественных кованых изделий (светильников, решеток и т. п.). Для ручной свободной ковки применяются металлы и сплавы, обладающие вязкостью и пластичностью. Из черных металлов такими свойствами обладают стали различных марок.

Ручная ковка применяется при изготовлении мелких поковок (массой до 8 кг) в индивидуальном производстве и при ремонтных работах. Она требует высокой квалификации кузнеца и отличается низкой производительностью. При ручной ковке непосредственно на металл или на инструмент воздействуют кувалдой или молотом.

Машинная ковка

При машинной ковке нагретый металл пластически деформируется под воздействием удара падающих частей ковочного молота или давления пресса. При этом нагретую заготовку укладывают на нижний неподвижный боек, как на наковальню, а верхний подвижный боек при падении ударяет (на молоте) или нажимает (на прессе) на заготовку, деформирует металл, заставляя его перемещаться в требуемом направлении. Производительность при машинной ковке выше, чем при ручной.

Машинная ковка, осуществляемая на кузнечно-прессовом оборудовании, является основным методом, применяемым в машиностроении, а при обработке тяжелых поковок (весом примерно от 2 до 200 т и выше) является пока единственно возможным способом их изготовления.

Ковкой изготавливаются поковки для деталей типа валов паровых и гидравлических турбин, гидрогенераторов, турбинных дисков, коленчатых валов, деталей шагающих экскаваторов, цилиндров и колонн гидравлических прессов, и т. д.

Основные операции ковки

• осадка

• высадка

• протяжка

• обкатка

• раскатка

• прошивка и др.

Протя́жка — операция удлинения заготовки или её части за счёт уменьшения площади поперечного сечения. Протяжку производят последовательными ударами или нажатиями на отдельные участки заготовки, примыкающие один к другому, с подачей заготовки вдоль оси протяжки и поворотами её на 90° вокруг этой оси. При каждом нажатии уменьшается высота сечения, увеличивается ширина и длина заготовки. Общее увеличение длины равно сумме приращений длин за каждое нажатие, а уширение по всей длине одинаково. Если заготовку повернуть на 90° вокруг горизонтальной оси и повторить растяжку, то уширение, полученное в предыдущем проходе, устраняется, а длина заготовки снова увеличивается. Чем меньше подача при каждом нажатии, тем интенсивнее удлинение. Однако при слишком малой подаче могут получиться зажимы.

Оса́дка

        операция кузнечно-прессового производства, при которой в результате пластической деформации нагретой заготовки уменьшают её высоту и увеличивают площадь поперечного сечения. О. применяют как предварительную операцию перед протяжкой (См. Протяжка) для улучшения структуры слитка, повышения ковкости, а также как предварительную операцию перед прошивкой (См. Прошивка) или ковкой (См. Ковка).

ВЫСАДКА — технологич. операция горячей и холодной обработки металлов давлением, заключающаяся в увеличении поперечного размера части заготовки в результате ее деформации осадкой. Горячую в. для получения поковок шестерен, клапанов, полуосей, валиков и т.п. осуществляют, как правило, на горизонтально-ковочных и электровысадочных машинах. Для горячей в. крепежных изделий используют разные способы. Болты, винты и заклепки диам. 16—42 мм высаживают на фрикц. прессах, од-нопозиц. горячевысадочных автоматах и мно-гопозиц. роторных автоматах. Гайки высаживают на многопозиц. гаечных автоматах. Процесс произ-ва болтов М16-М42 из среднеуг-лерод. и легиров. сталей включает: отрезку заготовки, нагрев до 900-1150 °С идущей на высадку части заготовки, высадку головки с облоем и обсечку его. Холодная в. — наиб, распростран. способ изготовл. метизов диам. до 24 мм (болтов, винтов, шпилек, гаек, шурупов, заклепок и т.п.) с точными размерами, хорошим кач-вом поверхности и не требующих дополнительной механич. обработки. Стержневые резьбовые изделия производят холодной в. калиброванного проката на автоматах-комбайнах или поточных линиях, где производится отрезка заготовки, высадка головки, редуцирование стержня, накатка резьбы.

Обкатка, 1) операция формообразования полых симметричных деталей из листовых плоских или предварительно отформованных заготовок, производимая давильным инструментом, который передвигается от центра заготовки, закрепленной в оправке и вращающейся вместе с ней, к её краю. Зона локальной пластической деформации материала смещается на поверхности заготовки по винтовой линии. Конфигурация давильной оправки соответствует форме готовой детали. Давильный инструмент: давильники, давильные ролики и валки различной формы, получающие вращение от заготовки. О. небольших деталей производят на универсальных горизонтальных или вертикальных станках. Широко применяют О. при получении крупногабаритных (диаметром свыше 3 м) днищ различных емкостей (цистерн, баков, котлов и т.п.), т.к. локальное воздействие инструмента на заготовку позволяет существенно снизить усилие на деформацию (например, по сравнению со штамповкой). На специализированных давильных станках (обкатных машинах) производят формообразование днищ из стали и цветных металлов диаметром до 4 м и толщиной до 25 мм в холодном состоянии и днищ из стали диаметром до 7 м и толщиной до 165 мм методом горячей О. за несколько операций с промежуточным нагревом заготовки. 2) О. в технике часто называют испытания ж.-д. подвижного состава, автомобилей, станков и др. машин после изготовления и ремонта перед вводом их в эксплуатацию.

48

Штамповка

Процесс обработки металлов давлением, при котором формообразование детали осуществляется в специализированном инструменте — штампе; разновидность кузнечно-штамповочного производства. По виду заготовки различают объёмную штамповку и листовую штамповку, по температуре процесса — холодную штамповку и горячую. По сравнению с ковкой, штамповка обеспечивает большую производительность благодаря тому, что пластически деформируется одновременно вся заготовка или значительная её часть.

Объемная штамповка

Состоит, как правило, в горячем деформировании металла посредством специализированного инструмента—штампов. Штампы имеют специальные полости — ручьи, по форме соответствующие форме будущей поковки. В процессе деформирования металл заготовки заполняет указанные полости и принимает форму ручья. Объемную штамповку применяют в серийном, крупносерийном и массовом производствах потому, что затраты, связанные с изготовлением штампов, окупаются лишь при выпуске большого количества поковок.

Точность размеров, качество поверхности поковок при штамповке значительно выше, чем при ковке, так что нередко после штамповки не требуется механическая обработка поковки. Производительность штамповки во много раз выше ручной и машинной ковки, а квалификация рабочего кузнеца-штамповщика значительно ниже квалификации кузнеца ручной и машинной ковки.

Горячая объёмная штамповка — это вид обработки металлов давлением, при которой формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента — штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине.

Применение объемной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приемами свободной ковки.

Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла – облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высокие требования к точности заготовок по массе. Штамповкой в открытых штампах можно получить поковки всех типов.

Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процесс деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа постоянный и небольшой, образование в нем облоя не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя – выступ (на прессах), или верхняя – полость, а нижняя – выступ (на молотах). Закрытый штамп может иметь две взаимно перпендикулярные плоскости разъема. При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Отрезка заготовок должна обеспечивать высокую точность.

49